CN115314939A

CN115314939A - 一种确认模式rlc实体数据发送方法

Info

Publication number: CN115314939A
Application number: CN202210896864.0A
Authority: CN
Inventors: 李祥; 王力权; 黄靖; 卢向雨
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2022-11-08

Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，公开了一种确认模式RLC实体数据发送，主要包括：在RLC发送端流程的基础上引入虚拟确认的方法，增加了发送控制单元，该单元能够同步获得RLC发送端相关变量、信道状况信息等，基于上述信息及内置算法制定出合理的虚拟确认消息填充及发送方式。RLC实体处理收到的虚拟确认消息，根据其中的确认序号参数信息更新发送端相关变量及触发滑窗，与收到对等层确认消息不同的是，此时RLC实体不应清除相应的协议数据单元。本技术方案通过构造本地虚拟确认消息，对RLC实体进行欺骗，可以实现对RLC滑窗行为的主动调控，以适应不同的信道带宽，特别是对于大带宽、长时延的信道环境，能够有效避免发送窗口对传输速率的限制。

Description

一种确认模式RLC实体数据发送方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种确认模式RLC实体数据发送方法。

背景技术

无线链路控制层(Radio Link Control，RLC)是空口协议栈的重要组成部分，RLC层的功能通过RLC实体来执行，在基站侧配置的一个RLC实体，在UE侧也会配置一个对等实体，反之亦然。一个RLC实体从高层接收到的数据称为服务数据单元(Service Data Unit，SDU)，经过协议处理后发送给底层的数据称为协议数据单元(Protocol Data Unit，SDU)。

一个RLC实体能够被配置为以下三种传输模式：透明模式(TM)，非确认模式(UM)，确认模式(AM)。根据数据传输模式的不同，一个RLC实体可以称为TM RLC实体，UM RLC实体，或AM RLC实体。一个AM RLC实体包含一个发送端和一个接收端。AM RLC实体发送端从高层接收RLC SDU，通过底层将RLC PDU发送给其对等层的AM RLC实体。

AM RLC实体发送端将来自上层的RLC SDU缓存；在MAC层通知其发送时，分段/串联RLC SDU以生成RLC PDU，并赋予合适的序号(Sequence Number，SN)值，然后将生成的PDU发给底层通过空口传输给对等层。对于AM模式，接收端会给发送端回复相应的确认信息，其中肯定确认(Positive Acknowledgement，ACK)SN指示成功接收了哪些PDU，否定确认(Negative Acknowledgement，NACK)SN指示哪些PDU没有成功接收到。

AM实体在发送端会维护如下相关状态变量：

V(A)：确认状态变量。该变量保存了按序要接收到一个肯定确认的下一个PDU的SN值，该变量对应发送窗口的下边界，该变量在AM实体收到一个SN＝V(A)的PDU的肯定确认时予以更新，会将V(A)设置为还未收到肯定确认并拥有最小SN的PDU的SN值。也就是说，发送端认为SN<V(A)的所有PDU都已被接收端成功接收。

V(S)：发送状态变量。该变量保存了下一个新生成的PDU将被赋予的SN值，该变量在AM实体发送一个SN＝V(S)的PDU时更新，AM实体按照SN递增的顺序逐个发送新的PDU，当AM实体要发送一个新的PDU时，它会将这个PDU的SN设置为V(S)，然后将V(S)加1。

Transmitting Window：发送窗口。发送窗口用来限定允许发送的SN的范围，V(A)是发送窗口的下边界，假设发送窗口大小为WS，发送窗口由V(S)按不等式[V(A)≤SN＜V(A)+WS]模SNS定义，SNS是SN的范围，满足此条件的SN位于发送窗口内，否则该SN位于发送窗口外，SN位于发送窗口外的RLC PDU不会被发送至底层，因此发送端只能发送最多WS个PDU。

如上所述，对于RLC实体发送端，假设发送窗口大小为W，每个RLC PDU承载的数据量为X比特，RLC发送数据时受发送窗口的限制，在收到对端的ACK之前，最多能够发送W个PDU，那么最理想的状态就是在RLC发送端数据发出之后的一个往返时间(Round-TripTime，RTT，即从发送端到接收端的一去一回需要的时间)，ACK包到达，此时RLC在一个RTT时间内能发出的最大数据量为W*X，所以在不考虑带宽的限制下，RLC能达到的最大速率是V＝W*X/RTT，也就是说在带宽足够的情况下，RLC的发送速率完全受限于发送窗口及往返时延，且与往返时延成反比，然而时延是无法人为控制的环境因素，对于时延较大的网络环境，例如卫星通信，窗口限制就成为影响传输速率的主要因素，并且时延越大，窗口对速率的限制就越明显，但是在移动通信协议标准中，发送窗口的大小一般也是固定的，要满足兼容性就不能随意更改，为了应对这个问题，本发明提出了一种构建虚拟确认信息欺骗RLC实体的方法来缓解窗口受限的问题。

发明内容

本发明为了解决带宽足够大并且时延较长的网络环境中，传输速率受限于RLC发送窗口问题，提出了一种确认模式RLC实体数据发送方法。

本发明采用以下技术方案为：

一种确认模式RLC实体数据发送方法，包括以下步骤：

(1)发送端的RLC实体接收到高层的RLC SDU后发送至底层，并更新发送端相关状态变量，同时将更新后的状态变量同步至发送控制单元；

(2)发送控制单元根据相关状态变量和从底层请求的信道状态信息，构建虚拟确认信息，发送至RLC实体；

(3)RLC实体对收到的虚拟确认信息或对等层确认信息进行处理，根据确认信息具体内容实施向前滑窗或向后滑窗，并将更新后的状态变量同步至发送控制单元。

进一步的，步骤(1)具体包括以下过程：

发送端的RLC实体当收到高层数据即RLC SDU时，缓存在传输队列中，当收到来自底层的数据请求时，判断发送窗口是否已满，若发送窗口已满，则将相关状态变量传递给发送控制单元，若发送窗口未满，则从传输队列中取出SDU，经过处理组成符合底层请求数据大小的RLC PDU，将RLC PDU发送给底层进行传输，同时，将发送状态变量V(S)更新为新发送的RLC PDU的序号值SN加1，将更新后的状态变量传递给发送控制单元。

进一步的，步骤(2)具体包括以下过程：

发送控制单元根据初始参数和从底层请求的信道状态信息预估满足信道环境的最佳发送窗口；

当收到来自RLC实体的状态变量指示后，根据最新的发送状态变量及预估的最佳发送窗口，使用一定的算法及策略构建虚拟确认信息，虚拟确认信息对发送窗口内序号值最小的若干个PDU进行肯定确认；其中，肯定确认的PDU个数由选择的算法及策略制定。

进一步的，步骤(3)具体包括以下过程：

RLC实体收到确认信息时，判断确认信息来自底层还是发送控制单元，若确认信息来自底层则确认信息为接收端的真实确认信息，根据信息中肯定确认的序号值ACK SN和否定确认的序号值NACK SN，更新相关PDU的状态及确认状态变量V(A)值，对于肯定确认的PDU从传输队列中清除，对于否定确认的PDU进行重传；

若确认信息来自发送控制单元，则根据虚拟确认信息中肯定确认的序号值ACK SN更新相关PDU的状态及确认状态变量V(A)值，并缓存序号小于V(A)的PDU，在收到真实确认信息后再清除；

若某个SN值对应的PDU在来自发送控制单元的确认信息中被肯定，在来自底层的确认信息中被否定，则判断SN值对应的PDU是否仍缓存在传输队列中，若是则认为来自底层的确认信息有效，根据确认信息中的内容更新传输队列中PDU的状态，根据更新后传输队列的PDU状态更新确认状态变量V(A)值；

在V(A)值更新后进行滑窗，当更新后的V(A)值大于更新前时向前滑窗，当更新后的V(A)值小于更新前时向后滑窗，并始终以更新后的V(A)值作为发送窗口的下边界。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述的发送控制单元的处理流程示意图；

图3为本发明中RLC实体发送端处理流程图；

图4为本发明所述滑窗方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种确认模式RLC实体数据发送方法，包括以下步骤：

(1)发送端的RLC实体接收到高层的RLC SDU后发送至底层，并更新发送端相关状态变量，同时将更新后的状态变量同步至发送控制单元；具体包括以下过程：

(2)发送控制单元根据相关状态变量和从底层请求的信道状态信息，构建虚拟确认信息，发送至RLC实体；具体包括以下过程：

(3)RLC实体对收到的虚拟确认信息或对等层确认信息进行处理，根据确认信息具体内容实施向前滑窗或向后滑窗，并将更新后的状态变量同步至发送控制单元。具体包括以下过程：

下面结合附图及具体实施例进行解释说明。

图1所示为本发明的结构示意图，①部分为RLC实体，负责实现常规RLC实体发送端的基本功能，例如分段、数据传输、确认、重传及状态变量维护等等，除此之外，本发明中的RLC实体还需要与发送控制单元进行交互，其接口如101所示，在发送端状态变量更新后，RLC实体应将最新的状态变量通过接口发送给发送控制单元。②部分为协议栈底层实体，包括MAC层及物理层，主要负责数据的发送及接收、信道状态测量等，如图1中102所示与RLC实体存在接口，用于接收RLC发送端的上行数据以及传输从空口接收到的对等层确认信息。③部分为发送控制单元，是为了实现本发明功能而新增的单元，该单元的主要功能有以下几项：接收并存储来自RLC实体的发送状态变量；请求及接收物理层信道状态信息；构建虚拟确认信息；向RLC实体发送虚拟确认信息。发送控制单元通过图1中103接口与物理层交互，通过101接口将向RLC实体发送虚拟确认信息。

发送控制单元的处理流程如图2所示，在图1中①、②部分收到上层配置或初始化命令时，应当同时对发送控制单元进行初始化，置入发送窗口、RLC PDU大小、传输时延、信道带宽估计等参数，发送控制单元根据这些参数能够预估出满足此种信道环境的最佳发送窗口。在数据传输过程中，当收到来自RLC实体的状态变量指示后，发送控制单元根据最新的发送状态变量及预估的最佳发送窗口，使用一定的算法及策略触发构建虚拟确认信息，该虚拟确认信息对发送窗口内SN最小的若干个PDU进行肯定确认，也就是对RLC实体实施欺骗，触发RLC实体向前滑窗，充分利用信道带宽，发送更多有效数据。对于虚拟确认信息的触发机制以及信息内容设置(主要是设置其中肯定确认的SN值)没有一定之规，例如当收到的状态变量指示发送窗口已满，并且预估的最佳发送窗口大于RLC实体发送窗口时，构建一条虚拟确认信息，或者根据发送状态变量的变化逐步地生成虚拟确认信息等等，应当说明的是此例仅为说明原理，并非对本发明的限制，由其他条件触发虚拟确认信息以及按照其他方式设置虚拟确认信息SN值也均在本发明的权利要求范围内。除此之外，发送控制单元可以向物理层请求信道状况信息，也可以要求物理层按照定时或者预设变化门限的触发方式报告信道状况信息，信道状况变化会导致预估信道带宽的变化，发送控制单元根据这些变化后的参数重新计算最佳发送窗口，最佳发送窗口的更新也可能导致触发构建虚拟确认信息，例如信道状况由差变好时，计算的最佳发送窗口值会变大，此时可能会通过发送虚拟确认信息使RLC发送端向前滑窗以发送更多的数据。

图3所示为本发明中RLC实体发送端处理流程图，每当收到高层数据，也就是RLCSDU，将其缓存在SDU队列中。当收到来自底层的数据请求时，判断发送窗口是否已满，若发送窗口已满，则将相关变量传递给发送控制单元；若发送窗口未满，则从缓存中取出SDU，经过分段、串联、添加RLC头等步骤后组成符合底层请求数据大小的RLC PDU，将RLC PDU发送给底层进行传输。同时RLC应将已发送的PDU存入本地传输队列中，以备重传的需要。发送新的PDU会导致发送端变量V(S)的更新，将V(S)更新为新发送的RLC PDU的SN值加1，同时将更新后的状态变量传递给发送控制单元(V(S)可用于计算发送窗口余量)。

对于AM RLC实体发送端，除了处理数据发送流程，还需要处理来自接收端的确认信息，特别对于本发明中的RLC实体，还需要处理来自发送控制单元的虚拟确认信息。当收到确认信息时，RLC实体首先判断该信息来自MAC层还是发送控制单元，若来自MAC层则这条确认信息为接收端的真实确认信息，根据信息中的ACK SN及NACK SN，更新相关PDU的状态，对于肯定确认的PDU从传输队列中清除，对于否定确认的PDU安排进行重传。此处对于虚拟确认信息的处理有所不同，由于虚拟确认信息并非是接收端发出的真实确认，被虚拟确认信息肯定确认的PDU有可能并未被对等层收到，后续还可能收到来自对等层的对于该PDU的否定确认，还需要进行重传，因此当收到虚拟确认信息时，不应将对应的PDU清除。

之后RLC实体根据ACK SN信息更新V(A)变量，当发生上文所述的被虚拟确认信息肯定确认的PDU在后续收到的真实确认信息中被认定为NACK的现象时，真实确认信息中的ACK SN或者NACK SN可能小于当前V(A)值，此时不应认为这部分确认信息已出窗而不予处理，应当根据真实确认消息中的ACK/NACK情况对传输队列中的PDU进行认定，认定完成后将V(A)设置为最早的未被肯定确认或被否定确认的PDU的SN值。

在V(A)值更新后进行滑窗，当更新后的V(A)值大于更新前时向前滑窗，当更新后的V(A)值小于更新前时向后滑窗，并始终以更新后的V(A)值作为发送窗口的下边界，滑窗完成后向发送控制单元上报相关状态变量。

图4对本发明所述的滑窗方法进行了详细举例说明，如图中401所示，当前RLC实体发送端确认状态变量为V(A)，发送状态变量为V(S)，发送窗口为[V(A)≤SN＜V(A)+WS]模SNS。当收到ACK SN＝V(A)+M+N的虚拟确认信息时(M+N表示被虚拟确认信息所肯定确认的PDU的个数，M≥1，N≥1，V(A)＜V(A)+M+N≤SNS)，表示SN位于V(A)与V(A)+M+N之间的PDU被虚拟确认，这些被虚拟确认的PDU不能立即从队列中删除，将确认状态变量更新为V₁(A)＝V(A)+M+N，如图中402所示，同时向前滑窗。如图中403所示，当收到对等层NACK SN＝V(A)+M的确认信息，表示SN为V(A)+M的PDU丢失，虽然该信息表示的SN处于发送窗口外，但由于之前是被虚拟确认的，所以此时应当予以处理，将确认状态变量更新为V₂(A)＝V(A)+M，同时向后滑窗。

Claims

1.一种确认模式RLC实体数据发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种确认模式RLC实体数据发送方法及装置，其特征在于，步骤(1)具体包括以下过程：

3.根据权利要求1所述一种确认模式RLC实体数据发送方法及装置，其特征在于，步骤(2)具体包括以下过程：

4.根据权利要求1所述一种确认模式RLC实体数据发送方法及装置，其特征在于，步骤(3)具体包括以下过程：